Zoals het klokje thuis tikt, tikt het nergens. Voor het hart klopt dit alleszins als een bus. Ieder hart is uniek. Niet alleen qua vorm en grootte, maar ook qua functie en interne structuur. Bijgevolg is het voor een arts een heuse uitdaging accuraat te voorspellen hoe jouw hart zal reageren op een bepaalde ingreep. Zal jij goed of slecht reageren op deze medicatie? Zal deze operatie aanslaan? Zal dit implantaat succesvol zijn? Wat gebeurt er als er niet ingegrepen wordt?

Zou het niet interessant zijn als artsen hun ingreep eerst accuraat kunnen simuleren, alvorens ze effectief uit te voeren?

De oplossing: een digitale kopie van jouw hart

Het onderzoek gaat over het ontwikkelen van digitale tweelingen van (onder meer) het menselijke hart. Dit werk vertaalt de belangrijkste elektrofysiologische, biomechanische en hydraulische processen die plaats vinden in ons hart(weefsel) in innovatieve simulatiemodellen. Door deze modellen te voeden met klinisch beschikbare beeld- en meetdata, worden gepersonaliseerde virtuele kopieën gemaakt van ieders hart. Hierbij werd daarenboven aandacht besteed aan het accuraat in kaart brengen van de mechanische ondersteuning die het omliggend weefsel biedt aan het hart, en de inverse berekening van spanningen die in vivo reeds in het hartweefsel aanwezig zijn wanneer het in beeld gebracht wordt.

Trial zonder error

Deze ontwikkelde technologie vormt de fundering voor de gepersonaliseerde geneeskunde van morgen. Zo kunnen we bijvoorbeeld preoperatief voor iedere patiënt gaan inschatten welke mechanische belastingen een nieuwe hartklep uitoefent op hun hart. Daarnaast kunnen we gaan berekenen hoe medicatie de elektrofysiologisch gestuurde contractie van het hart beïnvloedt. Bij welke dosis er negatieve bijwerkingen verwacht worden krijgen we er dan gratis bij.

Daarnaast vormen deze digitale kopieën een uitermate interessant virtuele testbank voor medische fabrikanten en farmaceutische bedrijven die een nieuw implantaat of medicijn allereerst virtueel willen testen, alvorens dit in dieren, en uiteindelijk in mensen te gaan testen. Dit scheelt veel geld, maar ook heel wat dieren- en mensenleed.

Tenslotte voorzien deze modellen ons van nieuwe inzichten in de multi-fysische functie van het hart die niet uit medische beeldvorming of experimenten kunnen afgeleid worden. Dit zowel in gezonde als zieke toestand.

AIG-prijs

Jaarlijks worden aan de Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur van de Universiteit Gent een 125-tal doctoraten gerealiseerd. De alumnivereniging van de ingenieurs afgestudeerd aan de UGent (AIG) bekroont om de vier jaar het meest verdienstelijke wetenschappelijk werk met de AIG-prijs. Deze prijs is bedoeld als beloning voor de ontwerper van het beste oorspronkelijk werk dat verband houdt met de ingenieurswetenschap. Dit jaar hebben 19 doctors-ingenieur meegedongen met hun doctoraatsthesis vanuit talrijke ingenieursdisciplines. Een jury bestaande uit professoren van de faculteit en bestuursleden van de alumnivereniging heeft 4 finalisten geselecteerd: Alexander Erreygers, Inge Nys, Mathias Peirlinck en Kasper Van Garsse.

De vier finalisten hebben hun werk voorgesteld op een sessie georganiseerd door de AIG in het Gents Universitair Museum waarna de jury de laureaat aanduidde. De AIG-Prijs 2022 gaat naar Dr. Ir. Mathias Peirlinck, Doctor of Science in de Biomedische Ingenieurstechnieken, UGent 2019, met een doctoraatsthesis over “Het overbruggen van spatiotemporele schalen in biomechanische modellen voor levende weefsels: van de contracterende slokdarm tot hartgroei.”. De promotoren zijn prof. dr. ir. Patrick Segers, dr. ir. Matthieu De Beule en emeritus prof. Benedict Verhegghe.

De jury koos dit werk omwille van het wetenschappelijk topniveau; een interdisciplinaire aanpak, over een zeer moeilijke materie, welk erg grondig en begrijpbaar is uitgewerkt; daarnaast zijn er zeer veelbelovende resultaten voor praktische toepassing in de medische wereld.

Mathias Peirlinck

Na zijn PhD, ging Mathias voor twee jaar naar Stanford University, USA, als postdoctoraal onderzoeker in het departement Mechanical Engineering. Hij is sinds 2021 Assistant Professor binnen het departement BioMechanical Engineering aan de Technische Universiteit Delft in Nederland. Daarenboven werkt hij nog steeds intens samen met de Universiteit van Gent en Stanford University.

Bio:

2013: Master of Science in de Biomedische Ingenieurstechnieken, UGent
2019: Doctor of Science in de Biomedische Ingenieurstechnieken, UGent
Heden:
Assistant Professor dept. BioMechanical Engineering, TU Delft
Visiting Researcher dept. Mechanical Engineering, Stanford University

Contact:   Mathias.Peirlinck@UGent.be / peirlincklab.com